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第1章 绪论 1

1.1 柔性制造系统产生的历史背景 1

1.2 柔性制造系统的定义和组成 3

第2章 FMS的规化与设计 6

2.1 系统规划及设计的作用和意义 6

2.2 系统规划与设计的主要步骤 7

2.2.1 系统可行性论证 7

2.2.2 初步设计 7

2.2.3 技术设计和详细设计 8

2.3 系统的可行性论证 8

2.4 系统的初步设计 9

2.4.1 产品对象工艺分析及工艺方案的确定 10

2.4.3 系统的功能模型设计 12

2.4.2 加工设备配置方案的确定 12

2.4.4 系统的信息模型设计 19

2.4.5 FMS分系统方案设计 20

2.4.5.1 工件运送及管理系统方案设计 20

2.5.5.2 刀具运送及管理系统方案设计 20

2.5.5.3 各辅助工作台站配置方案 22

2.4.6 检测监控分系统方案设计 22

2.4.7 系统的控制结构体系方案 22

2.4.8 系统的通信网络及数据管理分系统的配置方案 22

2.4.9 FMS设计方案的计算机仿真 23

2.4.10 系统的可靠性分析 25

2.4.10.1 系统可靠性分析的目的 25

2.4.10.2 系统可靠性分析的主要内容 25

2.4.10.3 系统可靠性的分析方法 25

2.4.11 初步设计评审 30

2.5 系统的技术设计及详细设计 31

2.5.1 技术设计及详细设计的概念 31

2.5.2 系统功能模型的IDEFO完成图设计 31

2.5.3 系统的数据交换及管理系统的详细设计 32

2.5.4 单元控制器及工作站控制器的详细设计 32

2.5.5 工件运送和管理系统设备及其控制器硬件的技术设计 32

2.5.6 刀具运送和管理系统设备及其控制器的技术设计 33

2.5.7 FMS生产场地正式工艺布置图设计 33

参考文献 34

第3章 FMS的加工系统 35

3.1 加工系统功能及机床配置 35

3.1.1 加工系统在FMS中的作用 35

3.1.1.1 加工系统的作用 35

3.1.1.2 选择机床的原则 36

3.1.2 FMS对机床的要求及配置 37

3.1.2.1 FMS对机床的要求 37

3.1.2.2 FMS的机床配置形式 37

3.2 机械加工设备 38

3.2.1 数控加工中心 38

3.2.1.1 数控加工中心的分类 38

3.2.1.2 数控加工中心的结构特点 40

3.2.1.3 数控加工中心实例 41

3.2.2 车削机床及车削加工中心 43

3.2.2.1 车削加工中心的类型 43

3.2.2.2 车削加工中心的结构 44

3.2.2.3 车削加工中心的加工对象与效益 46

3.2.3.1 主轴箱更换式机床 47

3.2.3 其它设备 47

3.2.3.2 坐标测量机 53

3.3 机床辅具及自动上下料装置 54

3.3.1 机床夹具 54

3.3.2 托盘 55

3.3.3 自动上下料装置 55

3.3.3.1 托盘交换器 56

3.3.3.2 机器人 56

3.4 自动换刀装置及刀库 59

3.4.1 自动换刀装置 59

3.4.1.1 数控加工中心机床上的自动换刀装置 59

3.4.1.2 车削中心机床上的自动换刀装置 60

3.4.2 刀具库 62

3.5.2 FMS对支持设备和项目的要求 65

3.5 柔性制造系统对加工设备的控制功能要求 65

3.5.1 FMS对控制装置的要求 65

3.5.3 FMS对机床保护方面的要求 66

参考文献 66

第4章 FMS的运储系统 67

4.1 零件的自动运输和管理系统 67

4.1.1 零件自动运输系统的组成和基本形式 67

4.1.2 自动导向小车 75

4.1.3 自动导向小车的导向方法 78

4.1.4 零件的装卸 81

4.1.5 工件在托盘中的定位精度的分析和计算 83

4.2 刀具的自动运输和管理系统 87

4.2.1 FMS刀具自动运输和管理系统的组成 87

4.2.2 切削刀具、刀杆的选择 88

4.2.3 对刀仪及刀具装卸站 90

4.2.4 刀具交换装置 91

4.2.5 FMS刀具的管理 94

4.3 自动化仓库 96

4.3.1 自动化物料仓库的组成与结构 96

4.3.2 物料搬运机构及堆垛机 98

4.3.3 自动仓库的计算机控制 98

参考文献 99

第5章 FMS的运行控制系统 100

5.1 FMS的生产运行过程 100

5.2 FMS控制系统 101

5.2.1 FMS的递阶控制结构 101

5.2.2 具有开放性的单元控制器结构模型 103

5.2.3 动态重构单元控制器 105

5.3 FMS的计划与调度 106

5.3.1 FMS的生产作业计划 107

5.3.2 FMS的调度 107

5.3.3 FMS的调度决策及规则 108

5.3.3.1 调度决策 108

5.3.3.2 调度规则 109

5.3.4 FMS故障的调度 111

5.4 FMS运行控制的仿真 111

5.4.1 系统仿直的一般概念 112

5.4.2 FMS建模的基本理论与方法 113

5.4.2.1 排队论 113

5.4.2.2 活动循环图(ACD)法 115

5.4.2.3 Petri网 118

5.4.3 仿真策略与仿真语言 122

5.4.3.1 仿真策略 122

5.4.3.2 仿真语言 124

5.4.4 FMS运行的仿真评价 129

5.4.5 FMS运行仿真实例 132

参考文献 139

第6章 FMS的质量保证系统 140

6.1 概述 140

6.1.1 FMS质量保证系统结构、功能概念 140

6.1.2 质量保证、质量管理与质量控制 142

6.1.3 质量系统的发展与现状 143

6.2.1 质量规划 144

6.2 生产过程中的质量保证技术 144

6.2.2 质量检验控制 146

6.2.3 质量评价与改进 147

6.2.4 质量信息系统及其管理技术 147

6.3 FMS系统状态的检测与监控 148

6.3.1 FMS运行状态的检测监控 148

6.3.1.1 FMS运行状态的检测 149

6.3.1.2 检测监控系统的模块化及其集成 150

6.3.2 状态检测监控装置与典型系统简介 151

6.4 FMS加工过程的检测与监控 154

6.4.1 加工过程的实时监控技术概述 154

6.4.2 刀具破损的检测 155

6.4.2.1 电功率法刀具破损检测 156

6.4.2.2 声发射法刀具破损检测 158

6.4.2.3 刀具破损检测技术的综合应用 161

6.4.3.1 柔性坐标测量与循环内检测技术 163

6.4.3 工件尺寸的自动检测 163

6.4.3.2 机器人辅助测量技术 164

6.4.3.3 自动测量中的传感器技术 166

6.5 FMS实时监控与尺寸自适应控制 168

6.5.1 FMS实时监控系统功能 168

6.5.2 自适应控制技术及系统 169

6.5.3 统计质量控制方法 172

6.6 FMS故障诊断技术 173

6.6.1 FMS故障诊断专家系统 173

6.6.2 故障诊断专家系统 174

6.6.3 故障诊断专家系统知识库 177

参考文献 180

7.1 FMS信息系统的开放体系结构 181

第7章 FMS的数据管理与通信网络 181

7.2 FMS信息模型 184

7.2.1 FMS信息模型的设计 184

7.2.2 FMS信息的传递、交换与处理 185

7.3 数据管理 187

7.3.1 概述 187

7.3.2 FMS数据库实例 193

7.4 通信网络 200

7.4.1 计算机网络体系结构 200

7.4.2 通信网络协议标准 202

7.4.3 FMS通信网络结构 206

7.4.4 mini-MAP网络的实现技术 211

7.4.5 MMS在TCP/IP协议下的实现 217

参考文献 219

8.1 安装环境条件 220

8.1.1 FMS的基础设计 220

8.1.2 起吊运输 220

第8章 FMS的安装、调试与验收测试 220

8.1.3 设备安装 221

8.2 试车调试 221

8.2.1 设备与子系统调试 221

8.2.2 系统联调 222

8.3 验收测试 223

8.3.1 验收的组织 223

8.3.2 验收资格审查 224

8.3.3 制订验收大纲和工作计划 224

8.3.5 现场测试 225

8.3.4 运行考核 225

8.3.6 系统的验收评审 228

参考文献 228

附表 229

第9章 柔性制造系统的应用 239

9.1 企业决策分析 239

9.1.1 科技生产力的概念 239

9.1.2 企业技改决策实例 242

9.1.3 FMS需求论证 247

9.2 组织实施 250

9.2.1 FMS项目办公室 250

9.2.2 技术论证 251

9.2.2.1 FMS技术可行性论证内容 252

9.2.2.2 提供多种可行性方案 253

9.2.3 投资效益论证 254

9.2.3.1 资金时效分析 255

9.2.3.2 FMS投资时效分析 259

9.2.3.3 FMS综合效能测定方法 262

9.2.4 制订实施计划 263

9.3 技术实施 267

9.3.1 FMS总体方案评审 267

9.3.2 招标与评审 269

9.3.2.1 编写招标书 270

9.3.2.2 评审投标 273

9.3.3 安装与调试 276

9.3.3.1 人员准备 276

9.3.3.2 运行生产 277

9.4.1 高技术企业职工必须经过专门的岗位培训 279

9.4 教育培训 279

9.4.2 人的两重性 280

9.4.3 培训内容 281

9.4.4 培训方式 282

参考文献 283

附表 284

第10章 柔性制造系统发展趋势 288

10.1 FMS仍会迅速发展 288

10.2 FMS系统规模减小,发展标准单元 291

10.3 FMS系统性能迅速提高 292

10.4 站在CIMS的高度考虑FMS规划设计 304

10.5 FMS实施越来越重视组织管理和人的因素 304

参考文献 305